無論何種原因引起的胸壁缺損,特別是廣泛胸壁缺損,若不進行有效的修復重建可引起胸壁軟化、反常呼吸及縱隔擺動等生理病理變化。重建手術方法技術和材料的選擇是影響胸壁修復重建效果的主要因素。隨著對胸壁缺損認識的深入以及重建手術技術的進步和重建材料的發展,許多以往無法完成的巨大胸壁缺損重建正變為可能。本文主要就胸壁缺損特點,修補方法及重建材料現狀及進展等進行綜述。
引用本文: 唐善衛, 葉敬霆, 束余聲. 胸壁缺損的修復重建現狀及進展. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2019, 26(2): 180-185. doi: 10.7507/1007-4848.201804047 復制
1906 年 Tansini 首次報道了采用帶蒂背闊肌瓣行前胸壁缺損重建,胸壁重建經過一個多世紀的發展,已被證明可以很好地恢復患者胸部生理功能并維持其日常生活。早期胸壁重建多選用自體組織材料,存在取材有限、修補范圍局限及二次損傷大等缺點。隨著一些巨大胸壁缺損重建需求的增加及患者對術后胸壁美觀性的不斷重視,早期修補方案越來越難以滿足臨床工作需求,引發了對胸壁重建的不斷探索。從 Beardsley[1]開始使用鉭板修補骨性胸壁缺損,改善了自體組織材料修補后硬度不足及美觀性差等不足,到各種人工、生物材料成功應用于胸壁缺損修復[2-4]。這些材料不斷地優化了既往胸壁修復后硬度不足、術后易感染、材料易松動、影響后續醫學診療等不足。同時顯微外科等技術不斷發展,也促進了胸壁修復重建的發展。
1 胸壁缺損重建特點及方法
1.1 胸壁解剖及缺損特點
由胸骨、雙側鎖骨、12 對肋骨及胸椎圍成的胸腔,上部與頸相連,下部有膈肌和腹腔隔開,其內包含心、肺等臟器組織。胸壁解剖分為骨骼框架,肌肉及其伴隨的神經血管束以及覆蓋的軟組織器官。胸壁的完整性對維持呼吸、循環功能和保護胸腔內器官極為重要。胸壁的肌肉等組織不僅維系著其骨骼框架功能完整性,在呼吸生理活動及關節活動中也發揮著重要作用[5-6]。吸氣活動主要由膈肌和肋間肌肉主動完成,但也離不開胸大肌、胸鎖乳突肌和斜角肌等輔助;呼氣雖是被動回縮的結果,也需腹直肌等協助。胸大肌、背闊肌和前鋸肌等大型肌肉組織還參與肩關節和上肢運動功能完整性。了解這些肌肉及神經血管解剖結構特點既利于手術順利完成,也有利于減少術后并發癥。
胸壁缺損常見于腫瘤、感染、放射損傷等治療干預后,以及創傷因素直接損害等[7-10]。胸壁缺損最常見于原發腫瘤、局部侵襲性惡性腫瘤或轉移性病變的切除[11]。胸壁腫瘤手術一般遵循:① 良性腫瘤可局部切除;② 易復發和有惡性傾向腫瘤如纖維瘤、骨軟骨瘤、骨巨細胞瘤等應擴大手術切除范圍,除切除病變肋骨外,需再切除上下各 1 根正常肋骨;③ 惡性腫瘤應行廣泛的胸壁大塊組織切除,包括病變肋骨及其上下各 1 根正常肋骨及壁層胸膜、肋間肌等,切除范圍應超過腫瘤邊緣 5 cm,并行局部淋巴結清掃,如果腫瘤已侵及肺組織,應同時行受累肺組織切除[7, 12-14]。惡性腫瘤的根治有時會受某些因素限制,如腫瘤鄰近肋弓及胸骨等特殊位置,修補材料受限及技術不足等導致切除范圍不能達到距腫瘤邊緣 5 cm,至少保證距邊緣 3 cm 處完整切除[7, 14]。King 等[15]研究顯示切除范圍 4 cm 者,術后腫瘤復發率較切除 2 cm 者差異有統計學意義。胸壁感染后感染部位清創也是常見胸壁缺損原因之一,如胸骨正中切口手術后發生慢性感染性骨髓炎,需部分或全部去除感染胸骨,以根除感染、促進傷口愈合[8]。繼發于淋巴瘤、胸壁原發腫瘤及其他惡性腫瘤放療性損傷,可導致長期的局部疼痛、感染,甚至造成胸骨、肋骨的骨性壞死和軟組織壞死,經手術切除可顯著改善患者生活質量[16]。一些外傷因素直接導致胸壁缺損使心、肺等重要臟器失去保護,影響呼吸、循環等生理功能,這些胸壁缺損均需進行清創及重建處理。
1.2 胸壁缺損修補方法
胸壁重建主要為:骨性重建和軟組織重建。骨性重建一般指利用硬性材料重建骨性缺損,恢復胸廓完整性。雖然胸壁重建有百余年歷史,但對骨性胸壁重建尚未有統一標準。一些國外學者認為當① 前外側胸壁缺損面積大于 5 cm×5 cm,肋骨缺損 3 根及以上;② 后胸壁缺損位于肩胛骨后方,缺損面積大于 10 cm×10 cm;③ 肩胛骨下方的缺損為防止肩胛下角活動影響;④ 3 根及以上肋骨缺損和胸骨的大塊缺損影響到胸壁的連續性;這些情況可造成胸部器官缺少保護和反常呼吸等異常,需行骨性胸壁重建[11, 13, 17]。而那些單純 4~6 根肋軟骨缺損可以不修復。國內學者孫衍慶等提出滿足以下三種情況需行骨性胸壁重建:① 手術或外傷須切除 3 根以上肋骨及其肋間組織;② 胸骨大部分切除后的胸壁缺損;③ 肋骨切除雖在 2 根以內,但系全層胸壁缺損,無法嚴密閉合胸膜腔,并可產生反常呼吸或肺疝者。骨性胸壁重建材料主要包括自體組織材料、生物材料和人工材料。自體組織雖然組織相容性好無排異反應,但存在取材有限,手術難度大,機體損傷大,額外增加的瘢痕影響美觀等缺點[18]。硬質的金屬、有機玻璃等人工材料在體內固定后容易松動及發生碎裂;高分子補片材料在較大缺損重建時不易提供穩定的骨性支撐。修復時需結合具體情況選擇相應材料,重建中常結合上述材料優點,如制成補片加骨水泥(或金屬合金網等硬質材料)加補片這種類似“三明治”式復合結構的人工胸壁[19]。
軟組織修復重建指利用自身肌肉瓣膜等軟組織和(或)其它材料覆蓋人工胸壁,恢復胸壁完整性、氣密性及美觀性。軟組織修復主要借助軟組織瓣移位完成胸壁密閉性和美觀性,常見有背闊肌瓣、胸大肌瓣、腹直肌瓣以及大網膜瓣等[20]。自體材料因取材方便,無排異反應,重建效果穩定可靠成為胸壁軟組織重建首選。因大多重建術中不涉及胸膜腔內器官,僅切除部分壁層胸膜,其可依靠黏膜爬行或假膜形成而不需行壁層胸膜修復。必要時也可用肌瓣、筋膜、大網膜瓣及生物材料等覆蓋重要器官或其殘端完成修復。總之胸壁修復重建不但需考慮導致缺損的病因,缺損的大小、位置和患者身體耐受情況。還需結合修補材料性質,術者經驗及患者經濟狀況等多種因素。胸壁缺損的重建目標包括恢復骨骼穩定性,覆蓋軟組織保證氣密性,保護胸內組織結構并最大程度保持美學外觀。胸壁重建首先評估患者的一般醫療狀況,特別注意心、肺功能和營養狀況。術前矯正營養和心、肺功能狀況,可加強術后恢復和減少手術并發癥。
2 胸壁重建材料
2.1 自身組織材料
2.1.1 肌肉瓣膜組織
胸大肌瓣是最常用的帶蒂肌瓣之一,其位置表淺且具有雙重血供,作為帶蒂肌瓣可供取材面積大且厚,可覆蓋整個前胸壁空間。多用于胸骨區、前胸壁、上位胸壁(鎖骨下)的缺損重建[20-21]。修補胸骨腫瘤、感染等胸骨缺損時可以直接用其填充死腔,完成胸骨缺損修補。但當缺損位置偏低,采用胸大肌整體過度下移來填補缺損,可導致肩關節的功能不同程度的限制或喪失。
背闊肌瓣因血供豐富、解剖變異少、組織量大、活動度大及安全性高等優點,在側胸壁、后胸壁近頸項部的缺損重建中發揮重要作用。帶蒂背闊肌瓣通過皮下隧道可轉移至整個同側胸部以及中線和對側腋窩褶皺處,甚至可伸達腹部,頭頸部及上臂等處[22-24]。其神經血管蒂即使在放療照射或同側腋窩淋巴結清掃后仍可保持完整,粗大的血管蒂可滿足其作為游離肌皮瓣使用[23]。基于這些優點其不僅能用于胸壁缺損重建,甚至可滿足胸外的整形美觀需求。但術后易發生持續的積液影響恢復,一項報道顯示 70% 以上的病例可出現不同程度的積液水腫,需注意做好術后引流[25]。部分患者術后可能出現暫時性手臂外展不良,手臂力量減弱等功能障礙,常可經一年左右康復鍛煉逐漸恢復[26]。
腹直肌瓣具有血運佳、切取面積大、轉移半徑大和易于上提移植等優點多用于前側胸壁、下位胸壁(肋緣)缺損的重建,尤其適合覆蓋大面積的縱向胸壁缺損[27-28]。作為一個龐大的皮瓣,它也可以用作巨大缺損的填充物。如對部分有條件、有要求的女性患者,可以在修復創面的同時做一期乳房再造,減輕患者的心理負擔。由于組織缺損較多,可選用組織量豐富的橫行腹直肌瓣,可滿足收獲更大的組織,同時更容易隱藏術后疤痕[28]。但腹直肌瓣術后較易發生腹壁疝。
常用于胸壁重建的還有腹外斜肌、斜方肌及游離肌皮瓣等。自體肌肉瓣膜組織是最早用于胸壁缺損修復的材料,因其取材方便、組織相容性好、無排異反應等優點成為胸部軟組織修復首選材料之一。某些創傷、燒傷創面及放射壞死等感染嚴重的胸壁缺損,人工材料可引起術后感染導致重建失敗,而多采用自體組織進行早期重建[11]。肌瓣的選擇需根據術中相應缺損情況,設計選取滿足條件瓣膜組織。胸壁重建中對肌肉瓣膜組織解剖和設計的理解也一直在不斷進步。如近些年開始選用背闊肌穿支皮瓣,可減少供區剝離范圍和供區缺損,術后積液發生率大大降低[29]。血管顯微外科、整形外科等學科的發展,肌皮瓣的血供得到足夠保證。面對巨大缺損修復時,復合肌皮瓣轉移以及巨大肌皮瓣轉移得以實現。肌肉瓣膜組織也存在對患者自身條件要求高,大量使用對患者造成二次傷害,影響美觀等缺點。
2.1.2 大網膜瓣
早在 1976 年 Lee 等[30]將大網膜轉移到縱隔結合血管化的皮瓣,治療胸骨切開術后嚴重縱隔感染。之后 Jurkiewicz 等[9]設計了肌瓣和網膜聯合修復縱隔感染后胸壁缺損取得更理想預后。這些創新舉措在治療胸骨感染、創傷導致胸壁缺損方面取得良好效果。大網膜幾乎可以到達前胸壁的任意位置且血供好、體積大、可塑性強,甚至可攜帶血管內皮生長因子,抗感染加速鄰近組織生長;愈合好,且有整形美容效果[9, 31-32]。常被用于放射損傷、感染胸壁修補和覆蓋假體、充填殘腔。但大網膜切取復雜,手術時間長,術后有出血、腹壁疝、胃腸道并發癥的風險;其大小和體積與患者體質無關,難于術前規劃;且切取受腹部炎癥史,剖腹史、肥胖者和兒童等諸多情況限制。
2.1.3 自體骨
常用于胸壁骨性重建的有肋骨、髂骨、腓骨等。因其來源于自身,組織相容性好,術后無排異反應且成骨能力強,容易愈合等優點被認為是較理想的骨性胸壁重建材料[18, 33]。但也存在受制于取材和數量有限,易造成二次傷害,增加感染風險;易降低供體部位的骨強度,肋骨移植更是會讓供受兩處的部位都不穩定;額外的瘢痕影響了患者的美觀等缺點。
2.2 人工材料
2.2.1 金屬材料
不銹鋼制品因取材方便,價格低廉等優點在早期胸壁重建中發揮了重要作用,至今仍有臨床使用報道[34]。既可制成與肋骨輪廓相似的條板與肋、胸骨直接固定,也可使用不銹鋼金屬絲編成網覆蓋缺損處。早期金屬條板肋骨表面光滑,不利于細胞的攀附及生長,術后常因松動造成組織破壞、出血等不良反應。金屬網因四周均固定于肋骨或胸骨上,不易發生松動脫落;且皮下及肌層滲液可通過網孔流入胸腔,從胸腔引流管中流出,不需在各層材料間安置引流管,可以減低積液以及安置引流管而發生繼發性感染,但在處理胸壁巨大缺損時強度不足,易發生胸壁變形及軟化[34]。不銹鋼等金屬制品因術后易移位,組織相容性差及影響后續磁共振成像(MRI)等檢查使用頻率逐漸降低[10]。
鈦合金制品具有硬度大、密度小、易塑形、理化性能穩定及組織兼容性好,不影響術后 MRI 檢查,逐漸成為最常見的修補材料之一。其既可制成條板狀肋骨、胸骨與胸壁缺損殘端加固相連,也可制成網狀結構覆蓋缺損[35-37]。鈦合金網具有可塑性好,更易貼合胸壁;手術易固定,不易移位變形;結締組織可透過網孔相互融合生長,形成密閉的胸腔;鈦網孔道的存在可不放置皮下引流等優點,而更多地應用于臨床[36, 38]。鈦合金也存在諸如能導電傳熱,術后可能移位,一定的感染率,可造成重建失敗;需充分的軟組織覆蓋防止氣胸,術后胸壁僵硬、疼痛及價格較貴等缺點[39]。盡管如此,鈦金屬制品經過多年臨床應用已被證實是一種相對安全可靠的重建材料[37, 40]。
2.2.2 高分子補片
聚酯補片:又稱滌綸補片,是最早被廣泛使用的合成材料補片,常用有單絲股網片(dacron)、多絲股網片(mersilene)。因價格低廉,柔韌性好,取材便捷及較為穩定的效果等諸多優點[41-42],至今仍有使用報道。但相對其它高分子補片易發生感染、排異反應及術后可與內臟器官粘連[42],臨床上逐漸被聚丙烯等材料取代。
聚丙烯補片:常見有單絲聚丙烯(marlex)、雙絲聚丙烯(prolene)、多絲聚丙烯(surgical)等。這些補片具有編織絲越少越硬,絲越多越不易發生感染。聚丙烯補片與同期其他類型的修復材料相比具有較多優勢:柔韌性好,耐受彎曲和折疊;剪裁方便,可隨需要大小剪裁;刺激纖維組織增生,能夠早期與組織嵌合;排異反應輕;耐受感染能力強,輕度感染時肉芽組織仍可于補片網孔內增殖,網片腐蝕或竇道形成少見;有更高的抗張強度;理化性能好,耐熱、耐腐蝕等;且不影響之后胸部 X 線等檢查[43-44]。但在臨床應用中也存一些不足,如在胸壁全層缺損修補時,補片要與內臟組織隔離,要求一定的手術技巧;進行大面積的胸壁缺損修補,如處理不當,后期的疤痕收縮會造成網片扭曲,可刺激并損傷周圍組織,引起感染皮膚竇道形成等并發癥[45]。
聚四氟乙烯補片(polytetrafluoroethylene,PTFE):PTFE 補片相較于聚酯、聚丙烯補片更為柔軟,與胸腔腔臟器接觸時不易形成粘連,引起的炎癥反應最輕[46]。PTFE 補片允許細菌通過,而巨噬細胞等不能通過、組織不能長入,故其不能用于污染的傷口,一旦感染傷口很難愈合[7, 46]。以上這些合成高分子補片材料對于較大缺損單一使用時剛性不足,易出現胸壁反常呼吸運動,使用過程中常結合各補片優點制成復合補片或與金屬材料、骨水泥等聯合應用行胸壁修補術。
2.2.3 骨水泥
以甲基丙烯酸甲酯為主要成分制成的醫用骨水泥,具有密度小、可即時塑形,手術操作簡單,對胸壁的骨性支持好,不影響術后胸部 X 線、MRI 檢查等優點。既可經高分子補片包裹制成肋骨狀人工骨,也可與高分子補片制成類“三明治”復合材料來滿足重建需求。自 20 世紀 80 年代以來,這種類“三明治”復合修補材料逐漸成為較大胸壁缺損重建的最佳選擇之一[19, 47]。其可在術中據缺損情況臨時制作,第一層高分子補片直接固定在肋骨缺損的基部,然后甲基丙烯酸甲酯被添加到缺陷形狀上并覆蓋第二層假體,經塑形后逐漸變硬并形成符合缺陷的鑄件;為減少熱損傷也可以術中據缺損,在操作臺上制作后再縫合固定于缺損處。特別對于廣泛前壁和外側胸壁缺陷修復效果良好[47-48]。然而整塊復合材料硬度較大易導致術后胸壁僵硬,且有材料斷裂的風險;與此同時其不易透過液體,因此被認為會增加術后疼痛并且可增加感染的風險。然而,一系列病案報道顯示相較于其它人工修補材料,其感染率未見明顯增加;且被證明經軟組織完全覆蓋后可減少局部并發癥風險[45]。由于工藝相對簡單,易于掌握,“三明治”手術已成為胸壁重建(尤其是大面積前壁或外側壁缺損)最常見的選擇之一。
2.2.4 有機玻璃
有機玻璃材料因具有易塑形,硬度和堅固性好,不影響術后 X 線、MRI 檢查,價格低廉等優點,在我國早期胸壁重建中發揮過重要作用[49-50]。其中多孔有機玻璃板避免了普通玻璃板術后常導致胸壁僵硬,易發生材料松動移位等不足。多孔的肋條、板利于細胞的攀附及生長,且胸壁的順應性較玻璃板好,更利于胸壁間液體的引流和吸收[49]。但有機玻璃材料存在沖擊韌性差,當受外力作用時容易發生碎裂、折斷,有刺破胸腔重要器官的風險,且存在一定致癌風險。
2.3 生物材料
2.3.1 同種異體及異種骨組織
經深低溫冷凍等特殊理化程序處理的同種異體及異種骨組織,可消除其免疫原性。移植骨組織具有良好的骨傳導和骨誘導作用,不影響后續 X 線等檢查及后續放療,且取材來源較廣泛。相較于異種骨組織,同種異體骨材料具有和受者相似的骨結構,術中可保證足夠的切除范圍,降低缺損修復的難度;不影響血運重建和細胞再生,對感染更有抵抗力;排異反應輕及美觀性好等優點[8, 51]。但是,這些材料處理復雜、難以塑形、價格較昂貴等缺點,限制在臨床中的使用。
2.3.2 脫細胞真皮基質補片
據制備材料的來源可分為異種真皮基質與同種異體真皮基質兩種。經組織工程學技術處理,去除引起組織間排斥反應的細胞成分,保留膠原蛋白和彈性纖維等細胞外基質成分,可為細胞提供生長的場所和空間,誘導和調節細胞的生長、分化和代謝。脫細胞真皮基質補片具有質地柔軟,有良好的彈性、韌性和延展性;生物相容性好,降解產物可被機體吸收;其膠原的三維空間結構具有多孔性及較大的內表面積,利于細胞、血管的長入,對營養成分的滲入和代謝產物排出也有重要作用,甚至可在潛在或明顯污染的條件下使用[52-53]。若能解決費用問題,有望取代合成網片在重建胸壁和膈肌缺陷等場景中起重要作用。
3 總結與展望
胸壁重建是一個復雜的過程,手術技術和材料的選擇是重建成敗的關鍵。內窺鏡及機器人輔助下對肌肉瓣膜組織的獲取行胸壁重建術,可以明顯減小術后瘢痕,獲得滿意的美學效果[54-55]。顯微外科的發展不但擴大了肌瓣等軟組織獲取范圍,而且提高了重建成功率,如 Chow 等[56]報道了使用 5 個獨立的游離皮瓣并吻合多個受體血管完成前胸壁重建。這些內窺鏡和顯微外科等技術的發展,促進了重建外科發展。與此同時修復材料也從最初的自體材料發展出各種人工、生物材料。Miller 等報道利用可吸收生物材料成功完成較大胸壁重建,這些生物材料的應用降低了術后并發癥。一項回顧研究顯示人工合成材料組,人工、生物聯合組和生物材料組行胸壁重建,術后并發癥發生率分別為 31.8%,22.2% 和 10%[2]。近年三維打印技術的發展使個體化修補材料成為可能,如 Moradiellos 等[57]利用三維打印材料完成一例胸壁重建,術后動態計算機斷層掃描顯示,植入物可隨呼吸周期產生類似生理彎曲運動。隨著三維打印、組織工程等技術的發展,與人體組織相容性更好的個體化生物材料獲取會越來越容易且高效。近年來隨著錐形束計算機斷層掃描和高分辨率 CT 三維重建技術開始用于指導外科精準手術治療[58-59],將來可在術中將需重建的圖像數據實時傳輸至三維打印設備,制備出更加個體化的生物重建材料。這些新型人工、生物材料顯示出更好的預后,但考慮尚未大規模用于臨床實踐,長期有效性尚需進一步研究。有理由相信隨著各種新型生物材料的發展,以及手術技術的進步,胸壁重建的結果必定會越來越理想。
1906 年 Tansini 首次報道了采用帶蒂背闊肌瓣行前胸壁缺損重建,胸壁重建經過一個多世紀的發展,已被證明可以很好地恢復患者胸部生理功能并維持其日常生活。早期胸壁重建多選用自體組織材料,存在取材有限、修補范圍局限及二次損傷大等缺點。隨著一些巨大胸壁缺損重建需求的增加及患者對術后胸壁美觀性的不斷重視,早期修補方案越來越難以滿足臨床工作需求,引發了對胸壁重建的不斷探索。從 Beardsley[1]開始使用鉭板修補骨性胸壁缺損,改善了自體組織材料修補后硬度不足及美觀性差等不足,到各種人工、生物材料成功應用于胸壁缺損修復[2-4]。這些材料不斷地優化了既往胸壁修復后硬度不足、術后易感染、材料易松動、影響后續醫學診療等不足。同時顯微外科等技術不斷發展,也促進了胸壁修復重建的發展。
1 胸壁缺損重建特點及方法
1.1 胸壁解剖及缺損特點
由胸骨、雙側鎖骨、12 對肋骨及胸椎圍成的胸腔,上部與頸相連,下部有膈肌和腹腔隔開,其內包含心、肺等臟器組織。胸壁解剖分為骨骼框架,肌肉及其伴隨的神經血管束以及覆蓋的軟組織器官。胸壁的完整性對維持呼吸、循環功能和保護胸腔內器官極為重要。胸壁的肌肉等組織不僅維系著其骨骼框架功能完整性,在呼吸生理活動及關節活動中也發揮著重要作用[5-6]。吸氣活動主要由膈肌和肋間肌肉主動完成,但也離不開胸大肌、胸鎖乳突肌和斜角肌等輔助;呼氣雖是被動回縮的結果,也需腹直肌等協助。胸大肌、背闊肌和前鋸肌等大型肌肉組織還參與肩關節和上肢運動功能完整性。了解這些肌肉及神經血管解剖結構特點既利于手術順利完成,也有利于減少術后并發癥。
胸壁缺損常見于腫瘤、感染、放射損傷等治療干預后,以及創傷因素直接損害等[7-10]。胸壁缺損最常見于原發腫瘤、局部侵襲性惡性腫瘤或轉移性病變的切除[11]。胸壁腫瘤手術一般遵循:① 良性腫瘤可局部切除;② 易復發和有惡性傾向腫瘤如纖維瘤、骨軟骨瘤、骨巨細胞瘤等應擴大手術切除范圍,除切除病變肋骨外,需再切除上下各 1 根正常肋骨;③ 惡性腫瘤應行廣泛的胸壁大塊組織切除,包括病變肋骨及其上下各 1 根正常肋骨及壁層胸膜、肋間肌等,切除范圍應超過腫瘤邊緣 5 cm,并行局部淋巴結清掃,如果腫瘤已侵及肺組織,應同時行受累肺組織切除[7, 12-14]。惡性腫瘤的根治有時會受某些因素限制,如腫瘤鄰近肋弓及胸骨等特殊位置,修補材料受限及技術不足等導致切除范圍不能達到距腫瘤邊緣 5 cm,至少保證距邊緣 3 cm 處完整切除[7, 14]。King 等[15]研究顯示切除范圍 4 cm 者,術后腫瘤復發率較切除 2 cm 者差異有統計學意義。胸壁感染后感染部位清創也是常見胸壁缺損原因之一,如胸骨正中切口手術后發生慢性感染性骨髓炎,需部分或全部去除感染胸骨,以根除感染、促進傷口愈合[8]。繼發于淋巴瘤、胸壁原發腫瘤及其他惡性腫瘤放療性損傷,可導致長期的局部疼痛、感染,甚至造成胸骨、肋骨的骨性壞死和軟組織壞死,經手術切除可顯著改善患者生活質量[16]。一些外傷因素直接導致胸壁缺損使心、肺等重要臟器失去保護,影響呼吸、循環等生理功能,這些胸壁缺損均需進行清創及重建處理。
1.2 胸壁缺損修補方法
胸壁重建主要為:骨性重建和軟組織重建。骨性重建一般指利用硬性材料重建骨性缺損,恢復胸廓完整性。雖然胸壁重建有百余年歷史,但對骨性胸壁重建尚未有統一標準。一些國外學者認為當① 前外側胸壁缺損面積大于 5 cm×5 cm,肋骨缺損 3 根及以上;② 后胸壁缺損位于肩胛骨后方,缺損面積大于 10 cm×10 cm;③ 肩胛骨下方的缺損為防止肩胛下角活動影響;④ 3 根及以上肋骨缺損和胸骨的大塊缺損影響到胸壁的連續性;這些情況可造成胸部器官缺少保護和反常呼吸等異常,需行骨性胸壁重建[11, 13, 17]。而那些單純 4~6 根肋軟骨缺損可以不修復。國內學者孫衍慶等提出滿足以下三種情況需行骨性胸壁重建:① 手術或外傷須切除 3 根以上肋骨及其肋間組織;② 胸骨大部分切除后的胸壁缺損;③ 肋骨切除雖在 2 根以內,但系全層胸壁缺損,無法嚴密閉合胸膜腔,并可產生反常呼吸或肺疝者。骨性胸壁重建材料主要包括自體組織材料、生物材料和人工材料。自體組織雖然組織相容性好無排異反應,但存在取材有限,手術難度大,機體損傷大,額外增加的瘢痕影響美觀等缺點[18]。硬質的金屬、有機玻璃等人工材料在體內固定后容易松動及發生碎裂;高分子補片材料在較大缺損重建時不易提供穩定的骨性支撐。修復時需結合具體情況選擇相應材料,重建中常結合上述材料優點,如制成補片加骨水泥(或金屬合金網等硬質材料)加補片這種類似“三明治”式復合結構的人工胸壁[19]。
軟組織修復重建指利用自身肌肉瓣膜等軟組織和(或)其它材料覆蓋人工胸壁,恢復胸壁完整性、氣密性及美觀性。軟組織修復主要借助軟組織瓣移位完成胸壁密閉性和美觀性,常見有背闊肌瓣、胸大肌瓣、腹直肌瓣以及大網膜瓣等[20]。自體材料因取材方便,無排異反應,重建效果穩定可靠成為胸壁軟組織重建首選。因大多重建術中不涉及胸膜腔內器官,僅切除部分壁層胸膜,其可依靠黏膜爬行或假膜形成而不需行壁層胸膜修復。必要時也可用肌瓣、筋膜、大網膜瓣及生物材料等覆蓋重要器官或其殘端完成修復。總之胸壁修復重建不但需考慮導致缺損的病因,缺損的大小、位置和患者身體耐受情況。還需結合修補材料性質,術者經驗及患者經濟狀況等多種因素。胸壁缺損的重建目標包括恢復骨骼穩定性,覆蓋軟組織保證氣密性,保護胸內組織結構并最大程度保持美學外觀。胸壁重建首先評估患者的一般醫療狀況,特別注意心、肺功能和營養狀況。術前矯正營養和心、肺功能狀況,可加強術后恢復和減少手術并發癥。
2 胸壁重建材料
2.1 自身組織材料
2.1.1 肌肉瓣膜組織
胸大肌瓣是最常用的帶蒂肌瓣之一,其位置表淺且具有雙重血供,作為帶蒂肌瓣可供取材面積大且厚,可覆蓋整個前胸壁空間。多用于胸骨區、前胸壁、上位胸壁(鎖骨下)的缺損重建[20-21]。修補胸骨腫瘤、感染等胸骨缺損時可以直接用其填充死腔,完成胸骨缺損修補。但當缺損位置偏低,采用胸大肌整體過度下移來填補缺損,可導致肩關節的功能不同程度的限制或喪失。
背闊肌瓣因血供豐富、解剖變異少、組織量大、活動度大及安全性高等優點,在側胸壁、后胸壁近頸項部的缺損重建中發揮重要作用。帶蒂背闊肌瓣通過皮下隧道可轉移至整個同側胸部以及中線和對側腋窩褶皺處,甚至可伸達腹部,頭頸部及上臂等處[22-24]。其神經血管蒂即使在放療照射或同側腋窩淋巴結清掃后仍可保持完整,粗大的血管蒂可滿足其作為游離肌皮瓣使用[23]。基于這些優點其不僅能用于胸壁缺損重建,甚至可滿足胸外的整形美觀需求。但術后易發生持續的積液影響恢復,一項報道顯示 70% 以上的病例可出現不同程度的積液水腫,需注意做好術后引流[25]。部分患者術后可能出現暫時性手臂外展不良,手臂力量減弱等功能障礙,常可經一年左右康復鍛煉逐漸恢復[26]。
腹直肌瓣具有血運佳、切取面積大、轉移半徑大和易于上提移植等優點多用于前側胸壁、下位胸壁(肋緣)缺損的重建,尤其適合覆蓋大面積的縱向胸壁缺損[27-28]。作為一個龐大的皮瓣,它也可以用作巨大缺損的填充物。如對部分有條件、有要求的女性患者,可以在修復創面的同時做一期乳房再造,減輕患者的心理負擔。由于組織缺損較多,可選用組織量豐富的橫行腹直肌瓣,可滿足收獲更大的組織,同時更容易隱藏術后疤痕[28]。但腹直肌瓣術后較易發生腹壁疝。
常用于胸壁重建的還有腹外斜肌、斜方肌及游離肌皮瓣等。自體肌肉瓣膜組織是最早用于胸壁缺損修復的材料,因其取材方便、組織相容性好、無排異反應等優點成為胸部軟組織修復首選材料之一。某些創傷、燒傷創面及放射壞死等感染嚴重的胸壁缺損,人工材料可引起術后感染導致重建失敗,而多采用自體組織進行早期重建[11]。肌瓣的選擇需根據術中相應缺損情況,設計選取滿足條件瓣膜組織。胸壁重建中對肌肉瓣膜組織解剖和設計的理解也一直在不斷進步。如近些年開始選用背闊肌穿支皮瓣,可減少供區剝離范圍和供區缺損,術后積液發生率大大降低[29]。血管顯微外科、整形外科等學科的發展,肌皮瓣的血供得到足夠保證。面對巨大缺損修復時,復合肌皮瓣轉移以及巨大肌皮瓣轉移得以實現。肌肉瓣膜組織也存在對患者自身條件要求高,大量使用對患者造成二次傷害,影響美觀等缺點。
2.1.2 大網膜瓣
早在 1976 年 Lee 等[30]將大網膜轉移到縱隔結合血管化的皮瓣,治療胸骨切開術后嚴重縱隔感染。之后 Jurkiewicz 等[9]設計了肌瓣和網膜聯合修復縱隔感染后胸壁缺損取得更理想預后。這些創新舉措在治療胸骨感染、創傷導致胸壁缺損方面取得良好效果。大網膜幾乎可以到達前胸壁的任意位置且血供好、體積大、可塑性強,甚至可攜帶血管內皮生長因子,抗感染加速鄰近組織生長;愈合好,且有整形美容效果[9, 31-32]。常被用于放射損傷、感染胸壁修補和覆蓋假體、充填殘腔。但大網膜切取復雜,手術時間長,術后有出血、腹壁疝、胃腸道并發癥的風險;其大小和體積與患者體質無關,難于術前規劃;且切取受腹部炎癥史,剖腹史、肥胖者和兒童等諸多情況限制。
2.1.3 自體骨
常用于胸壁骨性重建的有肋骨、髂骨、腓骨等。因其來源于自身,組織相容性好,術后無排異反應且成骨能力強,容易愈合等優點被認為是較理想的骨性胸壁重建材料[18, 33]。但也存在受制于取材和數量有限,易造成二次傷害,增加感染風險;易降低供體部位的骨強度,肋骨移植更是會讓供受兩處的部位都不穩定;額外的瘢痕影響了患者的美觀等缺點。
2.2 人工材料
2.2.1 金屬材料
不銹鋼制品因取材方便,價格低廉等優點在早期胸壁重建中發揮了重要作用,至今仍有臨床使用報道[34]。既可制成與肋骨輪廓相似的條板與肋、胸骨直接固定,也可使用不銹鋼金屬絲編成網覆蓋缺損處。早期金屬條板肋骨表面光滑,不利于細胞的攀附及生長,術后常因松動造成組織破壞、出血等不良反應。金屬網因四周均固定于肋骨或胸骨上,不易發生松動脫落;且皮下及肌層滲液可通過網孔流入胸腔,從胸腔引流管中流出,不需在各層材料間安置引流管,可以減低積液以及安置引流管而發生繼發性感染,但在處理胸壁巨大缺損時強度不足,易發生胸壁變形及軟化[34]。不銹鋼等金屬制品因術后易移位,組織相容性差及影響后續磁共振成像(MRI)等檢查使用頻率逐漸降低[10]。
鈦合金制品具有硬度大、密度小、易塑形、理化性能穩定及組織兼容性好,不影響術后 MRI 檢查,逐漸成為最常見的修補材料之一。其既可制成條板狀肋骨、胸骨與胸壁缺損殘端加固相連,也可制成網狀結構覆蓋缺損[35-37]。鈦合金網具有可塑性好,更易貼合胸壁;手術易固定,不易移位變形;結締組織可透過網孔相互融合生長,形成密閉的胸腔;鈦網孔道的存在可不放置皮下引流等優點,而更多地應用于臨床[36, 38]。鈦合金也存在諸如能導電傳熱,術后可能移位,一定的感染率,可造成重建失敗;需充分的軟組織覆蓋防止氣胸,術后胸壁僵硬、疼痛及價格較貴等缺點[39]。盡管如此,鈦金屬制品經過多年臨床應用已被證實是一種相對安全可靠的重建材料[37, 40]。
2.2.2 高分子補片
聚酯補片:又稱滌綸補片,是最早被廣泛使用的合成材料補片,常用有單絲股網片(dacron)、多絲股網片(mersilene)。因價格低廉,柔韌性好,取材便捷及較為穩定的效果等諸多優點[41-42],至今仍有使用報道。但相對其它高分子補片易發生感染、排異反應及術后可與內臟器官粘連[42],臨床上逐漸被聚丙烯等材料取代。
聚丙烯補片:常見有單絲聚丙烯(marlex)、雙絲聚丙烯(prolene)、多絲聚丙烯(surgical)等。這些補片具有編織絲越少越硬,絲越多越不易發生感染。聚丙烯補片與同期其他類型的修復材料相比具有較多優勢:柔韌性好,耐受彎曲和折疊;剪裁方便,可隨需要大小剪裁;刺激纖維組織增生,能夠早期與組織嵌合;排異反應輕;耐受感染能力強,輕度感染時肉芽組織仍可于補片網孔內增殖,網片腐蝕或竇道形成少見;有更高的抗張強度;理化性能好,耐熱、耐腐蝕等;且不影響之后胸部 X 線等檢查[43-44]。但在臨床應用中也存一些不足,如在胸壁全層缺損修補時,補片要與內臟組織隔離,要求一定的手術技巧;進行大面積的胸壁缺損修補,如處理不當,后期的疤痕收縮會造成網片扭曲,可刺激并損傷周圍組織,引起感染皮膚竇道形成等并發癥[45]。
聚四氟乙烯補片(polytetrafluoroethylene,PTFE):PTFE 補片相較于聚酯、聚丙烯補片更為柔軟,與胸腔腔臟器接觸時不易形成粘連,引起的炎癥反應最輕[46]。PTFE 補片允許細菌通過,而巨噬細胞等不能通過、組織不能長入,故其不能用于污染的傷口,一旦感染傷口很難愈合[7, 46]。以上這些合成高分子補片材料對于較大缺損單一使用時剛性不足,易出現胸壁反常呼吸運動,使用過程中常結合各補片優點制成復合補片或與金屬材料、骨水泥等聯合應用行胸壁修補術。
2.2.3 骨水泥
以甲基丙烯酸甲酯為主要成分制成的醫用骨水泥,具有密度小、可即時塑形,手術操作簡單,對胸壁的骨性支持好,不影響術后胸部 X 線、MRI 檢查等優點。既可經高分子補片包裹制成肋骨狀人工骨,也可與高分子補片制成類“三明治”復合材料來滿足重建需求。自 20 世紀 80 年代以來,這種類“三明治”復合修補材料逐漸成為較大胸壁缺損重建的最佳選擇之一[19, 47]。其可在術中據缺損情況臨時制作,第一層高分子補片直接固定在肋骨缺損的基部,然后甲基丙烯酸甲酯被添加到缺陷形狀上并覆蓋第二層假體,經塑形后逐漸變硬并形成符合缺陷的鑄件;為減少熱損傷也可以術中據缺損,在操作臺上制作后再縫合固定于缺損處。特別對于廣泛前壁和外側胸壁缺陷修復效果良好[47-48]。然而整塊復合材料硬度較大易導致術后胸壁僵硬,且有材料斷裂的風險;與此同時其不易透過液體,因此被認為會增加術后疼痛并且可增加感染的風險。然而,一系列病案報道顯示相較于其它人工修補材料,其感染率未見明顯增加;且被證明經軟組織完全覆蓋后可減少局部并發癥風險[45]。由于工藝相對簡單,易于掌握,“三明治”手術已成為胸壁重建(尤其是大面積前壁或外側壁缺損)最常見的選擇之一。
2.2.4 有機玻璃
有機玻璃材料因具有易塑形,硬度和堅固性好,不影響術后 X 線、MRI 檢查,價格低廉等優點,在我國早期胸壁重建中發揮過重要作用[49-50]。其中多孔有機玻璃板避免了普通玻璃板術后常導致胸壁僵硬,易發生材料松動移位等不足。多孔的肋條、板利于細胞的攀附及生長,且胸壁的順應性較玻璃板好,更利于胸壁間液體的引流和吸收[49]。但有機玻璃材料存在沖擊韌性差,當受外力作用時容易發生碎裂、折斷,有刺破胸腔重要器官的風險,且存在一定致癌風險。
2.3 生物材料
2.3.1 同種異體及異種骨組織
經深低溫冷凍等特殊理化程序處理的同種異體及異種骨組織,可消除其免疫原性。移植骨組織具有良好的骨傳導和骨誘導作用,不影響后續 X 線等檢查及后續放療,且取材來源較廣泛。相較于異種骨組織,同種異體骨材料具有和受者相似的骨結構,術中可保證足夠的切除范圍,降低缺損修復的難度;不影響血運重建和細胞再生,對感染更有抵抗力;排異反應輕及美觀性好等優點[8, 51]。但是,這些材料處理復雜、難以塑形、價格較昂貴等缺點,限制在臨床中的使用。
2.3.2 脫細胞真皮基質補片
據制備材料的來源可分為異種真皮基質與同種異體真皮基質兩種。經組織工程學技術處理,去除引起組織間排斥反應的細胞成分,保留膠原蛋白和彈性纖維等細胞外基質成分,可為細胞提供生長的場所和空間,誘導和調節細胞的生長、分化和代謝。脫細胞真皮基質補片具有質地柔軟,有良好的彈性、韌性和延展性;生物相容性好,降解產物可被機體吸收;其膠原的三維空間結構具有多孔性及較大的內表面積,利于細胞、血管的長入,對營養成分的滲入和代謝產物排出也有重要作用,甚至可在潛在或明顯污染的條件下使用[52-53]。若能解決費用問題,有望取代合成網片在重建胸壁和膈肌缺陷等場景中起重要作用。
3 總結與展望
胸壁重建是一個復雜的過程,手術技術和材料的選擇是重建成敗的關鍵。內窺鏡及機器人輔助下對肌肉瓣膜組織的獲取行胸壁重建術,可以明顯減小術后瘢痕,獲得滿意的美學效果[54-55]。顯微外科的發展不但擴大了肌瓣等軟組織獲取范圍,而且提高了重建成功率,如 Chow 等[56]報道了使用 5 個獨立的游離皮瓣并吻合多個受體血管完成前胸壁重建。這些內窺鏡和顯微外科等技術的發展,促進了重建外科發展。與此同時修復材料也從最初的自體材料發展出各種人工、生物材料。Miller 等報道利用可吸收生物材料成功完成較大胸壁重建,這些生物材料的應用降低了術后并發癥。一項回顧研究顯示人工合成材料組,人工、生物聯合組和生物材料組行胸壁重建,術后并發癥發生率分別為 31.8%,22.2% 和 10%[2]。近年三維打印技術的發展使個體化修補材料成為可能,如 Moradiellos 等[57]利用三維打印材料完成一例胸壁重建,術后動態計算機斷層掃描顯示,植入物可隨呼吸周期產生類似生理彎曲運動。隨著三維打印、組織工程等技術的發展,與人體組織相容性更好的個體化生物材料獲取會越來越容易且高效。近年來隨著錐形束計算機斷層掃描和高分辨率 CT 三維重建技術開始用于指導外科精準手術治療[58-59],將來可在術中將需重建的圖像數據實時傳輸至三維打印設備,制備出更加個體化的生物重建材料。這些新型人工、生物材料顯示出更好的預后,但考慮尚未大規模用于臨床實踐,長期有效性尚需進一步研究。有理由相信隨著各種新型生物材料的發展,以及手術技術的進步,胸壁重建的結果必定會越來越理想。